JP2001107343A - 小規模発電システム - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 天然産出物である雨水、河川水、井戸水又は
温泉水の自噴エネルギーや温度を利用した比較的小規模
の発電システムを提供すること。 【解決方法】 自噴する井戸水を発電手段に導く導水手
段と、導水された井戸水の運動エネルギーを受けて回転
するタービンにより発電する発電手段とを有した小規模
発電システムであり、また、高温の温泉水と低沸点の作
動媒体とを熱交換させ、発生する高圧ガス媒体によりタ
ービンを回転させて発電するシステムであり、更には、
温度差のある井戸水と外気の間に、低沸点作動媒体を介
在させて、一方の加熱により高圧ガス媒体を発生させて
タービンを回転させる発電するシステムである。
温泉水の自噴エネルギーや温度を利用した比較的小規模
の発電システムを提供すること。 【解決方法】 自噴する井戸水を発電手段に導く導水手
段と、導水された井戸水の運動エネルギーを受けて回転
するタービンにより発電する発電手段とを有した小規模
発電システムであり、また、高温の温泉水と低沸点の作
動媒体とを熱交換させ、発生する高圧ガス媒体によりタ
ービンを回転させて発電するシステムであり、更には、
温度差のある井戸水と外気の間に、低沸点作動媒体を介
在させて、一方の加熱により高圧ガス媒体を発生させて
タービンを回転させる発電するシステムである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自然界からその供
給を受ける雨水、河川水、水井戸又は温泉井戸を利用し
た比較的小規模の発電システムに関する。詳しくは、雨
水、川水、井戸水をエネルギー媒体として、特にその位
置エネルギーや天然の運動エネルギーを発電媒体として
利用し、又は、温泉水の有する熱エネルギーと運動エネ
ルギーを同じく発電媒体として利用した家庭的規模の手
軽な発電システムに関する。
給を受ける雨水、河川水、水井戸又は温泉井戸を利用し
た比較的小規模の発電システムに関する。詳しくは、雨
水、川水、井戸水をエネルギー媒体として、特にその位
置エネルギーや天然の運動エネルギーを発電媒体として
利用し、又は、温泉水の有する熱エネルギーと運動エネ
ルギーを同じく発電媒体として利用した家庭的規模の手
軽な発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年では、エネルギー需要の増大に伴い
原子力発電などの発電規模の大型化が要求される中で、
環境問題への対応も必須となっているため、所謂クリー
ンなエネルギーを見直そうとの機運が高まっている。こ
れを受けて、小規模発電の分野で、風力発電や太陽電池
など自然の力を利用したエネルギー開発が進められてい
る。
原子力発電などの発電規模の大型化が要求される中で、
環境問題への対応も必須となっているため、所謂クリー
ンなエネルギーを見直そうとの機運が高まっている。こ
れを受けて、小規模発電の分野で、風力発電や太陽電池
など自然の力を利用したエネルギー開発が進められてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、風力発電で
は、その性質上自然の立地条件等の問題があり、太陽電
池では、イニシャルコストの点から一般家庭に十分受け
入れられる段階には至っていないという問題がある。一
方、日本では小川などの天然水や温泉に恵まれ、人々は
生活水や入浴に利用しており、現在でも田園地帯や山村
の各家庭では、安全無公害で経済的な天然資源として利
用されている。そこで、本発明者は、エンルギー媒体と
して、こうした従来から自然界に比較的安定的に供給さ
れている小河川や、井戸水や温泉水に着目し、これを利
用して有効な電力エネルギーを得る手段を案出し、本発
明に至った。
は、その性質上自然の立地条件等の問題があり、太陽電
池では、イニシャルコストの点から一般家庭に十分受け
入れられる段階には至っていないという問題がある。一
方、日本では小川などの天然水や温泉に恵まれ、人々は
生活水や入浴に利用しており、現在でも田園地帯や山村
の各家庭では、安全無公害で経済的な天然資源として利
用されている。そこで、本発明者は、エンルギー媒体と
して、こうした従来から自然界に比較的安定的に供給さ
れている小河川や、井戸水や温泉水に着目し、これを利
用して有効な電力エネルギーを得る手段を案出し、本発
明に至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
自噴する井戸水の水力エネルギーを利用した小規模発電
システムであって、該井戸水を案内する導水手段と、案
内された井戸水により回転されるタービンとを備えてお
り、噴出する井戸水の運動エネルギーをそのままタービ
ン翼の回転エネルギーに変換するため、最も簡単なシス
テムとなる。
自噴する井戸水の水力エネルギーを利用した小規模発電
システムであって、該井戸水を案内する導水手段と、案
内された井戸水により回転されるタービンとを備えてお
り、噴出する井戸水の運動エネルギーをそのままタービ
ン翼の回転エネルギーに変換するため、最も簡単なシス
テムとなる。
【０００５】本発明の第２の発明は、自噴する井戸水の
水力エネルギーを利用した小規模発電システムであっ
て、該井戸水を案内する導水手段と、該案内手段により
移送された井戸水を貯槽する貯水手段と、該貯水手段か
ら流下する井戸水により回転されるタービンを備えた発
電手段とを有したものであり、井戸水が一旦バッファー
としての貯水タンク等に貯えられるので、そこからの流
下時間を選択することで必要な時間帯に発電できる。
水力エネルギーを利用した小規模発電システムであっ
て、該井戸水を案内する導水手段と、該案内手段により
移送された井戸水を貯槽する貯水手段と、該貯水手段か
ら流下する井戸水により回転されるタービンを備えた発
電手段とを有したものであり、井戸水が一旦バッファー
としての貯水タンク等に貯えられるので、そこからの流
下時間を選択することで必要な時間帯に発電できる。
【０００６】本発明の第３の発明は、自然から供給を受
ける雨水や、河川や、井戸などの自然水を導水する手段
と、導水された自然水を貯水する貯水手段と、該貯水手
段から流下する貯水により回転されるタービンを備えた
発電手段とを有することを特徴し、自噴する井戸水を得
ることができない立地においても発電ができる小規模発
電システムである。
ける雨水や、河川や、井戸などの自然水を導水する手段
と、導水された自然水を貯水する貯水手段と、該貯水手
段から流下する貯水により回転されるタービンを備えた
発電手段とを有することを特徴し、自噴する井戸水を得
ることができない立地においても発電ができる小規模発
電システムである。
【０００７】本発明の第４の発明は、請求項３の発明で
あって、 前記導水手段のうちの少なくともひとつが、
供給される電力の単価が時間帯に応じて変動する電力供
給システムを利用した電力により井戸水の揚水を開始す
る時刻を電力単価の低い時間帯に設定された導水手段で
あることを特徴とする。この発明によれば、汲み出し式
の井戸であっても、例えば電力コストの安い夜間時間帯
を利用して、高所の貯水タンク等に揚水して貯え、その
位置エネルギーとして保存することができる。
あって、 前記導水手段のうちの少なくともひとつが、
供給される電力の単価が時間帯に応じて変動する電力供
給システムを利用した電力により井戸水の揚水を開始す
る時刻を電力単価の低い時間帯に設定された導水手段で
あることを特徴とする。この発明によれば、汲み出し式
の井戸であっても、例えば電力コストの安い夜間時間帯
を利用して、高所の貯水タンク等に揚水して貯え、その
位置エネルギーとして保存することができる。
【０００８】本発明の第５の発明は、請求項３または４
記載の発明であって 前記発電手段または／および導水
手段が地表から掘り下げられた井戸の底部に設けられて
いることを特徴とする。この発明によれば、地表に設け
られた貯水手段と、掘り下げられた井戸の底部との落差
による位置エネルギーを利用するため、立地を選ばな
い、また、汲み上げた井戸水で発電した後の貯水を井戸
に還元することから地下水の低下や、枯欠を防止するこ
とができる。
記載の発明であって 前記発電手段または／および導水
手段が地表から掘り下げられた井戸の底部に設けられて
いることを特徴とする。この発明によれば、地表に設け
られた貯水手段と、掘り下げられた井戸の底部との落差
による位置エネルギーを利用するため、立地を選ばな
い、また、汲み上げた井戸水で発電した後の貯水を井戸
に還元することから地下水の低下や、枯欠を防止するこ
とができる。
【０００９】本発明の第６の発明は、請求項３から５の
いずれかに記載の発明であって前記井戸が空井戸または
水位が低く透水性の高い井戸であることを特徴とする。
この発明によれば、自然から供給を受ける雨水や、河川
や、生活排水などの自然水を貯水して、空井戸に還元す
るときの落差によるエネルギーを利用して発電し、且つ
地下水の低下や、枯欠を防止することができる。
いずれかに記載の発明であって前記井戸が空井戸または
水位が低く透水性の高い井戸であることを特徴とする。
この発明によれば、自然から供給を受ける雨水や、河川
や、生活排水などの自然水を貯水して、空井戸に還元す
るときの落差によるエネルギーを利用して発電し、且つ
地下水の低下や、枯欠を防止することができる。
【００１０】本発明の第７の発明は、自噴する温泉水の
水力エネルギーを利用した小規模発電システムであっ
て、該温泉水を案内する導水手段と、案内された温泉水
により回転されるタービンとを備えたものであり、第１
の発明の井戸水が、同じく自噴する温泉水に置き換わっ
たシステムである。
水力エネルギーを利用した小規模発電システムであっ
て、該温泉水を案内する導水手段と、案内された温泉水
により回転されるタービンとを備えたものであり、第１
の発明の井戸水が、同じく自噴する温泉水に置き換わっ
たシステムである。
【００１１】本発明の第８の発明は、温泉水の熱エネル
ギーを、低沸点の媒体を介して利用した小規模発電シス
テムであって、該温泉水の熱エネルギーを低沸点の媒体
に移動させて高圧ガス媒体を生成する第１の熱交換手段
と、該高圧ガス媒体の噴出により回転されるタービンを
備えた発電手段と、該タービンを経由した高圧ガス媒体
を冷却して低圧化し液化媒体とする第２の熱交換手段
と、該液化媒体を第１の熱交換手段に循環する循環手段
を有したものであり、低沸点の熱媒体をクローズドな循
環サイクルの中に閉じ込めた所謂ランキンサイクルを利
用して、高温の温泉水をタービンの機械的（回転）エネ
ルギーとして取り出したものである。
ギーを、低沸点の媒体を介して利用した小規模発電シス
テムであって、該温泉水の熱エネルギーを低沸点の媒体
に移動させて高圧ガス媒体を生成する第１の熱交換手段
と、該高圧ガス媒体の噴出により回転されるタービンを
備えた発電手段と、該タービンを経由した高圧ガス媒体
を冷却して低圧化し液化媒体とする第２の熱交換手段
と、該液化媒体を第１の熱交換手段に循環する循環手段
を有したものであり、低沸点の熱媒体をクローズドな循
環サイクルの中に閉じ込めた所謂ランキンサイクルを利
用して、高温の温泉水をタービンの機械的（回転）エネ
ルギーとして取り出したものである。
【００１２】本発明の第９の発明は、外気温度と、比較
的水温の一定した井戸水温度との温度差を利用した小規
模発電システムであって、外気又は井戸水いずれかの高
温側の熱エネルギーを低沸点の媒体に移動させて高圧ガ
ス媒体を生成する第１の熱交換手段と、該高圧ガス媒体
の噴出により回転されるタービンを備えた発電手段と、
該タービンを経由した高圧ガス媒体を外気又は井戸水い
ずれかの低温側の媒体により冷却して低圧化し液化媒体
とする第２の熱交換手段と、該液化媒体を第１の熱交換
手段に循環する循環手段を有したものであり、例えば夏
季や冬季に外気と井戸水との間に温度差が存在すること
を、本発明の第８の発明同様に利用したものである。
的水温の一定した井戸水温度との温度差を利用した小規
模発電システムであって、外気又は井戸水いずれかの高
温側の熱エネルギーを低沸点の媒体に移動させて高圧ガ
ス媒体を生成する第１の熱交換手段と、該高圧ガス媒体
の噴出により回転されるタービンを備えた発電手段と、
該タービンを経由した高圧ガス媒体を外気又は井戸水い
ずれかの低温側の媒体により冷却して低圧化し液化媒体
とする第２の熱交換手段と、該液化媒体を第１の熱交換
手段に循環する循環手段を有したものであり、例えば夏
季や冬季に外気と井戸水との間に温度差が存在すること
を、本発明の第８の発明同様に利用したものである。
【００１３】尚、本発明で云う「井戸水」とは、一般の
汲み上げ用の井戸の水や地下水から自噴する井戸水など
を含むが、特に飲用に適するか否かは問題とはならず、
自然界から供給を受けて地表から利用できる水を指し、
また「温泉水」とは、所謂「温泉」としての成分を含む
か否かは問題とはならず、同じく自然界から供給を受け
て地表から利用できる高温水をいうものである。
汲み上げ用の井戸の水や地下水から自噴する井戸水など
を含むが、特に飲用に適するか否かは問題とはならず、
自然界から供給を受けて地表から利用できる水を指し、
また「温泉水」とは、所謂「温泉」としての成分を含む
か否かは問題とはならず、同じく自然界から供給を受け
て地表から利用できる高温水をいうものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１には、自噴する井戸水を利用
した小規模発電システムの一実施の形態が示されてい
る。地表１の自噴井戸２から矢印の如く湧き出る井戸水
は、これを飲用等に利用する場合は、飲用バルブ３を備
えた飲用パイプで運ばれ、本発明の発電システムに利用
するときは、井戸水導水パイプ３０及び発電バルブ４か
らなる導水手段を介して発電手段に移送される。発電手
段は、パイプよりも拡径したケーシング３２の中に収め
られたタービン３１と、その回転を回転変換ギア８を介
して受け取る発電機７を有している。また、タービン３
１は、先端を略流線型とした回転子５、その表面に設け
られた複数の回転用ブレード６及び回転子５を前後で軸
支する支持体９，９´で構成されている。
した小規模発電システムの一実施の形態が示されてい
る。地表１の自噴井戸２から矢印の如く湧き出る井戸水
は、これを飲用等に利用する場合は、飲用バルブ３を備
えた飲用パイプで運ばれ、本発明の発電システムに利用
するときは、井戸水導水パイプ３０及び発電バルブ４か
らなる導水手段を介して発電手段に移送される。発電手
段は、パイプよりも拡径したケーシング３２の中に収め
られたタービン３１と、その回転を回転変換ギア８を介
して受け取る発電機７を有している。また、タービン３
１は、先端を略流線型とした回転子５、その表面に設け
られた複数の回転用ブレード６及び回転子５を前後で軸
支する支持体９，９´で構成されている。
【００１５】発電にあたっては、先ず、飲用バルブ３を
閉じ、発電バルブ４を開いて、自噴する井戸水をケーシ
ング３２内に導入し、回転子５のブレード６に噴出して
これを高速で軸回転させることにより、発電機７を稼動
させる。このとき、発電バルブ４の開度調節により井戸
水流量すなわちタービン３１の回転数を調節することが
できる。
閉じ、発電バルブ４を開いて、自噴する井戸水をケーシ
ング３２内に導入し、回転子５のブレード６に噴出して
これを高速で軸回転させることにより、発電機７を稼動
させる。このとき、発電バルブ４の開度調節により井戸
水流量すなわちタービン３１の回転数を調節することが
できる。
【００１６】図では、回転変換ギア８は、井戸水に露出
するように描かれているがこれを適当なシール手段を用
いて密閉することもできる。また、発電機７の回転軸を
直接に回転子と結合させても良い。発電手段は、自噴す
る井戸水の位置エネルギーや運動エネルギーを損失しな
いために、できるだけ井戸の近傍に設けることが望まし
い。また、温泉水が自噴する地域では、井戸水に代えて
温泉水に転用することができる。
するように描かれているがこれを適当なシール手段を用
いて密閉することもできる。また、発電機７の回転軸を
直接に回転子と結合させても良い。発電手段は、自噴す
る井戸水の位置エネルギーや運動エネルギーを損失しな
いために、できるだけ井戸の近傍に設けることが望まし
い。また、温泉水が自噴する地域では、井戸水に代えて
温泉水に転用することができる。
【００１７】図２は、自噴する井戸水を直接発電には利
用せず、一旦貯水タンク１１に貯えてから発電させるシ
ステムを示す。図１と同じ部材には、同じ符号を付して
その説明は省略する。先ず、自噴する井戸水は、発電バ
ルブ４等の導水手段を介してその運動エネルギーにより
高所の貯水タンク１１に貯えられる。この貯水タンク１
１の下方の地表近傍には、図１の発電手段が縦に配置さ
れて、発電用ドレンバルブ１０でその流量を調節された
井戸水が供給される。
用せず、一旦貯水タンク１１に貯えてから発電させるシ
ステムを示す。図１と同じ部材には、同じ符号を付して
その説明は省略する。先ず、自噴する井戸水は、発電バ
ルブ４等の導水手段を介してその運動エネルギーにより
高所の貯水タンク１１に貯えられる。この貯水タンク１
１の下方の地表近傍には、図１の発電手段が縦に配置さ
れて、発電用ドレンバルブ１０でその流量を調節された
井戸水が供給される。
【００１８】貯水タンク１１を可能な限り高所に設ける
ことで、貯水タンクの井戸水の位置エネルギーを自噴時
の運動エネルギーに近づけることができるので、発電力
は直接発電の場合と遜色はない。また、貯水完了後は、
井戸水を飲用や他の直接発電に利用でき、さらに、貯水
タンク１１を複数設けて切り替えることで、井戸水の補
給がない場合でも発電を長時間行うことができる。ま
た、自噴井戸水の水量が少ない場合には、直接の発電で
はその発電容量に限界があるが、大容量を貯水すること
で時間あたりの発電量を上げることができる。
ことで、貯水タンクの井戸水の位置エネルギーを自噴時
の運動エネルギーに近づけることができるので、発電力
は直接発電の場合と遜色はない。また、貯水完了後は、
井戸水を飲用や他の直接発電に利用でき、さらに、貯水
タンク１１を複数設けて切り替えることで、井戸水の補
給がない場合でも発電を長時間行うことができる。ま
た、自噴井戸水の水量が少ない場合には、直接の発電で
はその発電容量に限界があるが、大容量を貯水すること
で時間あたりの発電量を上げることができる。
【００１９】井戸水の水力エネルギー（運動エネルギ
ー）でタービンを駆動させる場合、図１及び２のように
タービンを水中に設置する他、水の流路を大気に開放し
タービンの翼を水車のように回転させることもできる。
ー）でタービンを駆動させる場合、図１及び２のように
タービンを水中に設置する他、水の流路を大気に開放し
タービンの翼を水車のように回転させることもできる。
【００２０】図３は本発明を汲み出し式の井戸２ａに適
用した実施の形態で、自然から供給を受ける雨水３３
や、河川水３２や、井戸などの自然水を導水する手段３
０と、導水された自然水を貯水する貯水タンク１１と、
該貯水タンク１１から流下する貯水により回転されるタ
ービン３１を備えた発電手段とを有することを特徴と
し、自噴する井戸水を得ることができない立地において
も発電ができる小規模発電システムである。
用した実施の形態で、自然から供給を受ける雨水３３
や、河川水３２や、井戸などの自然水を導水する手段３
０と、導水された自然水を貯水する貯水タンク１１と、
該貯水タンク１１から流下する貯水により回転されるタ
ービン３１を備えた発電手段とを有することを特徴と
し、自噴する井戸水を得ることができない立地において
も発電ができる小規模発電システムである。
【００２１】まず、汲み出し式井戸２ａの水位の深さに
設けられた揚水ポンプ３４により井戸水を揚水する。揚
水された井戸水は、通常建物の内外に設けられた給水蛇
口３５から生活用水として使用される。導水パイプ３０
ａには発電バルブ４が設けられており余剰水は貯水タン
ク１１に貯水される。この揚水ポンプ３４の運転を、例
えば、電力料金の安い夜間の時間帯に行うようにタイマ
ーをセットし自動的に一定の貯水を確保することで低コ
ストな運転が可能となる。
設けられた揚水ポンプ３４により井戸水を揚水する。揚
水された井戸水は、通常建物の内外に設けられた給水蛇
口３５から生活用水として使用される。導水パイプ３０
ａには発電バルブ４が設けられており余剰水は貯水タン
ク１１に貯水される。この揚水ポンプ３４の運転を、例
えば、電力料金の安い夜間の時間帯に行うようにタイマ
ーをセットし自動的に一定の貯水を確保することで低コ
ストな運転が可能となる。
【００２２】また、貯水タンク１１には、建物５０の屋
根等に降る雨水３３を集めると共に、生活雑排水３６を
集める導水パイプ３０ｂと、周囲を流れる小河川３２か
ら河川水を導く導水パイプ３０ｃのいずれかが接続され
ている。これらの導水手段により自然水を貯水タンク１
１に貯え利用可能なものとしている。尚、生活雑排水３
６の利用は浄化することにより用いることができる。
根等に降る雨水３３を集めると共に、生活雑排水３６を
集める導水パイプ３０ｂと、周囲を流れる小河川３２か
ら河川水を導く導水パイプ３０ｃのいずれかが接続され
ている。これらの導水手段により自然水を貯水タンク１
１に貯え利用可能なものとしている。尚、生活雑排水３
６の利用は浄化することにより用いることができる。
【００２３】さらに、前述のタービン３１と発電機７と
を一体化した発電手段３１Ａを、井戸２ａの底部に設け
る。これにより、地表に設けられた貯水タンク１１と、
掘り下げられた井戸２ａの底部との落差による位置エネ
ルギーで発電機を駆動すると共に、汲み上げた井戸水を
還元できるため、地下水の枯欠を防止することができ
る。
を一体化した発電手段３１Ａを、井戸２ａの底部に設け
る。これにより、地表に設けられた貯水タンク１１と、
掘り下げられた井戸２ａの底部との落差による位置エネ
ルギーで発電機を駆動すると共に、汲み上げた井戸水を
還元できるため、地下水の枯欠を防止することができ
る。
【００２４】図４は、井戸２ｂが、地下水位が低く、い
わゆる空井戸である場合を示す。この実施の形態では雨
水３３や河川水３２などの自然水を貯水タンク１１に貯
え、ドレーンバルブ１０の開閉により井戸２ｂの底部に
設けられた発電手段３１Ａに水を流して発電する。発電
に使われた水は井戸２ｂの透水層３７から地中に浸透し
て地下水となる。
わゆる空井戸である場合を示す。この実施の形態では雨
水３３や河川水３２などの自然水を貯水タンク１１に貯
え、ドレーンバルブ１０の開閉により井戸２ｂの底部に
設けられた発電手段３１Ａに水を流して発電する。発電
に使われた水は井戸２ｂの透水層３７から地中に浸透し
て地下水となる。
【００２５】本発明の別の実施の形態を、図５に基づき
説明する。温泉水を温泉水供給パイプ１２から受け温泉
水ドレンパイプ１３にオーバーフローする温泉水貯池２
２の内部には、温泉水と循環する低沸点媒体との熱交換
を行う第１の熱交換器１４が浸漬されている。低沸点媒
体としては、一般の冷媒であるアンモニア、イソブタン
や代替フロンなどが使用される。ここで８０度から９０
度に加熱され、高圧ガスとなった媒体は、高圧ガス供給
バルブ１７の背圧を受け、高圧ガスタンク１６で貯留さ
れて安定的なガス供給源となる。この高圧ガスは、ノズ
ル先端から噴出して発電機７のタービン１８を駆動し、
発電を行う。タービン１８を経由した高圧ガスは、冷却
水ライン１９から供給される例えば井戸水のような冷却
水と第２の熱交換器２３で熱交換され、低圧化し凝縮液
化されて媒体液化槽２０に貯留される。
説明する。温泉水を温泉水供給パイプ１２から受け温泉
水ドレンパイプ１３にオーバーフローする温泉水貯池２
２の内部には、温泉水と循環する低沸点媒体との熱交換
を行う第１の熱交換器１４が浸漬されている。低沸点媒
体としては、一般の冷媒であるアンモニア、イソブタン
や代替フロンなどが使用される。ここで８０度から９０
度に加熱され、高圧ガスとなった媒体は、高圧ガス供給
バルブ１７の背圧を受け、高圧ガスタンク１６で貯留さ
れて安定的なガス供給源となる。この高圧ガスは、ノズ
ル先端から噴出して発電機７のタービン１８を駆動し、
発電を行う。タービン１８を経由した高圧ガスは、冷却
水ライン１９から供給される例えば井戸水のような冷却
水と第２の熱交換器２３で熱交換され、低圧化し凝縮液
化されて媒体液化槽２０に貯留される。
【００２６】この液化低沸点媒体は、その下流の媒体循
環ポンプ２１によって第１の熱交換器１４に向けて圧送
される。このようなクローズドな一連の低沸点媒体循環
ライン１５によって形成されるサイクルは、熱力学の分
野でランキンサイクルとして知られ、非常に大規模では
あるが例えば海洋温度差発電などで試用又は実用化され
ているものである。
環ポンプ２１によって第１の熱交換器１４に向けて圧送
される。このようなクローズドな一連の低沸点媒体循環
ライン１５によって形成されるサイクルは、熱力学の分
野でランキンサイクルとして知られ、非常に大規模では
あるが例えば海洋温度差発電などで試用又は実用化され
ているものである。
【００２７】本発明の更なる実施の形態を、図６に基づ
き説明する。図６は、夏季において例えば外気温度が３
５℃及び井戸水が１２℃なる条件の場合に、この温度差
を利用して発電するシステムを示すものであり、図５と
同様な部分は同一の符号で示しその説明は省略する。井
戸水を井戸水供給パイプ４２から受け井戸水ドレンパイ
プ４３に放流する井戸水貯池５２には、低沸点循環ライ
ン１５内をタービン１８から流下する高温媒体をこの井
戸水で冷却する第２の熱交換器２３と、この冷却液化し
た媒体を貯留する媒体液化層２０とが浸漬され、液化媒
体は約１３℃に保持されている。
き説明する。図６は、夏季において例えば外気温度が３
５℃及び井戸水が１２℃なる条件の場合に、この温度差
を利用して発電するシステムを示すものであり、図５と
同様な部分は同一の符号で示しその説明は省略する。井
戸水を井戸水供給パイプ４２から受け井戸水ドレンパイ
プ４３に放流する井戸水貯池５２には、低沸点循環ライ
ン１５内をタービン１８から流下する高温媒体をこの井
戸水で冷却する第２の熱交換器２３と、この冷却液化し
た媒体を貯留する媒体液化層２０とが浸漬され、液化媒
体は約１３℃に保持されている。
【００２８】この液化低沸点媒体は、媒体循環ポンプ２
１により、高温外気２４及び日光に曝された金属パネル
状の第１の熱交換器１４に圧送される。輻射熱で外気温
度以上に加熱された金属部材により約５０乃至６０℃の
高温高圧ガスとなった媒体は、高圧ガスタンク１６に貯
留され、図５の実施の態様と同様タービン１８を駆動し
発電させる。その後は再び第２の熱交換器２３に戻され
る。この様に、高温ガス媒体を形成させるために外気温
を、そしてそれを冷却凝縮するために井戸水を用いるこ
とで一連のランキンサイクルが形成され、電力エネルギ
ーが取り出せる。
１により、高温外気２４及び日光に曝された金属パネル
状の第１の熱交換器１４に圧送される。輻射熱で外気温
度以上に加熱された金属部材により約５０乃至６０℃の
高温高圧ガスとなった媒体は、高圧ガスタンク１６に貯
留され、図５の実施の態様と同様タービン１８を駆動し
発電させる。その後は再び第２の熱交換器２３に戻され
る。この様に、高温ガス媒体を形成させるために外気温
を、そしてそれを冷却凝縮するために井戸水を用いるこ
とで一連のランキンサイクルが形成され、電力エネルギ
ーが取り出せる。
【００２９】また、逆に冬季において、例えば外気温が
−５℃で井戸水が１０℃の場合に、その温度差を利用し
て発電するシステムの実施の態様としては、図５に示し
た実施の態様とほぼ類似したものをあげることができ
る。即ち、図５において、温泉水貯池２２に代えて井戸
水貯池５２とし、第２の熱交換器２３は、外気より直接
冷却させるため冷却水ライン１９を不要とし外表面積が
大きい金属性パネルを有したものに変更すれば良い。但
し、夏季と異なり、外気温度を−５℃以下に下げること
はできないため、その温度差１５℃を広げるためには、
井戸水に温泉水の混入させるなどの昇温手段を施すこと
が望ましい。
−５℃で井戸水が１０℃の場合に、その温度差を利用し
て発電するシステムの実施の態様としては、図５に示し
た実施の態様とほぼ類似したものをあげることができ
る。即ち、図５において、温泉水貯池２２に代えて井戸
水貯池５２とし、第２の熱交換器２３は、外気より直接
冷却させるため冷却水ライン１９を不要とし外表面積が
大きい金属性パネルを有したものに変更すれば良い。但
し、夏季と異なり、外気温度を−５℃以下に下げること
はできないため、その温度差１５℃を広げるためには、
井戸水に温泉水の混入させるなどの昇温手段を施すこと
が望ましい。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、天然のエネルギー資源の内、
雨水、河川水、井戸水や温泉水といった山村の家庭単位
で扱うことのできる比較的小規模な自然の資源を電力エ
ネルギーに転換することを可能にしたものであり、その
産出したときから有している固有のエネルギー、即ち、
自噴の運動エネルギーを直接又は間接に利用した場合に
は、簡便でエネルギー効率の高い発電システムを提供す
ることができる。
雨水、河川水、井戸水や温泉水といった山村の家庭単位
で扱うことのできる比較的小規模な自然の資源を電力エ
ネルギーに転換することを可能にしたものであり、その
産出したときから有している固有のエネルギー、即ち、
自噴の運動エネルギーを直接又は間接に利用した場合に
は、簡便でエネルギー効率の高い発電システムを提供す
ることができる。
【００３１】また、井戸水に位置のエネルギーを与えて
電力に変換するに当たって電力コスト低い時間帯を選択
できるようにした場合は、コスト効率の高い発電システ
ムとすることができ、また、温泉水の保有する固有の高
温度を利用した場合には、発電するに当たってそのター
ビンに作用させる作動媒体の温度変化を大きくとること
ができるから、発電効率を良好なものにすることができ
る。更に、井戸水が年間を通じてほぼ一定の温度を有し
ていることに着目し、その外気温度との差を利用して発
電することを可能にしたから、特に夏季や冬季の電力消
費量の高くなる時期の自家発電として有効なものとな
る。
電力に変換するに当たって電力コスト低い時間帯を選択
できるようにした場合は、コスト効率の高い発電システ
ムとすることができ、また、温泉水の保有する固有の高
温度を利用した場合には、発電するに当たってそのター
ビンに作用させる作動媒体の温度変化を大きくとること
ができるから、発電効率を良好なものにすることができ
る。更に、井戸水が年間を通じてほぼ一定の温度を有し
ていることに着目し、その外気温度との差を利用して発
電することを可能にしたから、特に夏季や冬季の電力消
費量の高くなる時期の自家発電として有効なものとな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発電システムにおいて、自噴する井戸
水又は温泉水の自噴エネルギーを利用した場合の実施の
態様を示す断面図である。
水又は温泉水の自噴エネルギーを利用した場合の実施の
態様を示す断面図である。
【図２】本発明の発電システムにおいて、自噴する井戸
水が高所に貯水されてから発電に利用される場合の実施
の態様を示す一部断面を含む側面図である。
水が高所に貯水されてから発電に利用される場合の実施
の態様を示す一部断面を含む側面図である。
【図３】本発明の発電システムにおいて、井戸水および
自然水が地表に貯水されて利用される場合の一実施の態
様を示す一部断面を含む側面図である。
自然水が地表に貯水されて利用される場合の一実施の態
様を示す一部断面を含む側面図である。
【図４】本発明の発電システムにおいて、自然水が地表
に貯水され、発電手段を空井戸内に設置した一実施の態
様を示す一部断面を含む側面図である。
に貯水され、発電手段を空井戸内に設置した一実施の態
様を示す一部断面を含む側面図である。
【図５】本発明の発電システムにおいて、温泉水の有す
る温度を利用した実施の態様を示す、一部断面を含む構
成図である。
る温度を利用した実施の態様を示す、一部断面を含む構
成図である。
【図６】本発明の発電システムにおいて、高温の外気と
井戸水との温度差を発電に利用した場合の実施の態様を
示す、一部断面を含む構成図である。
井戸水との温度差を発電に利用した場合の実施の態様を
示す、一部断面を含む構成図である。
１ 地表 ２ 自噴井戸 ２ａ 井戸 ２ｂ 空井戸 ５ 回転子 ６ 回転用ブレード １１ 貯水タンク １４ 第１の熱交換器 １５ 低沸点媒体循環ライン １６ 高圧ガスタンク １８ タービン ２０ 媒体液化槽 ２１ 媒体循環ポンプ ２３ 第２の熱交換器 ２４ 高温外気 ３０ 導水手段 ３０ａ，ｂ，ｃ，ｄ 導水パイプ ３１Ａ 発電手段 ３２ 河川水 ３３ 雨水 ３４ 揚水ポンプ
Claims (10)
- 【請求項１】 自噴する井戸水の水力エネルギーを利用
した小規模発電システムであって、該井戸水を案内する
導水手段と、案内された井戸水により回転されるタービ
ンとを備えた発電手段とを有することを特徴とする小規
模発電システム。 - 【請求項２】 自噴する井戸水の水力エネルギーを利用
した小規模発電システムであって、該井戸水を案内する
導水手段と、該導水手段により移送された井戸水を貯槽
する貯水手段と、該貯水手段から流下する井戸水により
回転されるタービンを備えた発電手段とを有することを
特徴とする小規模発電システム。 - 【請求項３】 自然から供給を受ける雨水や、河川や、
井戸などの自然水を導水する手段と、、導水された自然
水を貯水する貯水手段と、該貯水手段から流下する貯水
により回転されるタービンを備えた発電手段とを有する
ことを特徴とする小規模発電システム。 - 【請求項４】 前記導水手段のうちの少なくともひとつ
が、供給される電力の単価が時間帯に応じて変動する電
力供給システムを利用した電力により井戸水の揚水を開
始する時刻を電力単価の低い時間帯に設定された導水手
段であることを特徴とする請求項３記載の小規模発電シ
ステム。 - 【請求項５】 前記発電手段または／および導水手段が
地表から掘り下げられた井戸の底部に設けられているこ
とを特徴とする請求項３または４記載の小規模発電シス
テム。 - 【請求項６】 前記井戸が空井戸または水位が低く透水
性の高い井戸であることを特徴とする請求項５記載の小
規模発電システム。 - 【請求項７】自噴する温泉水の水力エネルギーを利用し
た小規模発電システムであって、該温泉水を案内する導
水手段と、案内された温泉水により回転されるタービン
とを備えた発電手段とを有することを特徴とする小規模
発電システム。 - 【請求項８】温泉水の熱エネルギーを、低沸点の媒体を
介して利用した小規模発電システムであって、該温泉水
の熱エネルギーを低沸点の媒体に移動させて高圧ガス媒
体を生成する第１の熱交換手段と、該高圧ガス媒体の噴
出により回転されるタービンを備えた発電手段と、該タ
ービンを経由した高圧ガス媒体を冷却して低圧化し液化
媒体とする第２の熱交換手段と、該液化媒体を第１の熱
交換手段に循環する循環手段を有することを特徴とする
小規模発電システム。 - 【請求項９】外気温度と、比較的水温の一定した井戸水
温度との温度差を利用した小規模発電システムであっ
て、外気又は井戸水いずれかの高温側の熱エネルギーを
低沸点の媒体に移動させて高圧ガス媒体を生成する第１
の熱交換手段と、該高圧ガス媒体の噴出により回転され
るタービンを備えた発電手段と、該タービンを経由した
高圧ガス媒体を外気又は井戸水いずれかの低温側の媒体
により冷却して低圧化し液化媒体とする第２の熱交換手
段と、該液化媒体を第１の熱交換手段に循環する循環手
段を有することを特徴とする小規模発電システム。 - 【請求項１０】高温側が、夏季の外気又は冬季の井戸水
であり、低温側が冬季の外気又は夏季の井戸水であるこ
とを特徴とする請求項９記載の小規模発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28482099A JP2001107343A (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | 小規模発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28482099A JP2001107343A (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | 小規模発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001107343A true JP2001107343A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17683441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28482099A Pending JP2001107343A (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | 小規模発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001107343A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2211322A1 (es) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Jose Manuel Correa Gomez | Procedimiento para la generacion de energia electrica en abastecimientos de agua. |
| WO2019234808A1 (ja) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 株式会社アサヒテクノ | 揚水システム、及び揚水管と、水力発電システム、及び送水システム |
-
1999
- 1999-10-05 JP JP28482099A patent/JP2001107343A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2211322A1 (es) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Jose Manuel Correa Gomez | Procedimiento para la generacion de energia electrica en abastecimientos de agua. |
| WO2019234808A1 (ja) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 株式会社アサヒテクノ | 揚水システム、及び揚水管と、水力発電システム、及び送水システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060222 |